第二十一章 滾動(dòng)軸承

1、1,第二十一章 滾動(dòng)軸承,,§21.1概 述§21.2滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇§21.3滾動(dòng)軸承的代號(hào)§21.4滾動(dòng)軸承的載荷、失效和計(jì)算準(zhǔn)則§21.5滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算§21.6滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算§21.7滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速§21.8滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封 例 題,§21.1 概 述,軸承——用來(lái)支承心軸或轉(zhuǎn)軸的部件。

2、根據(jù)其工作時(shí)的摩擦性質(zhì)，可分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類(lèi)。1．滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)（與滑動(dòng)軸承相比較）1）摩擦阻力小、起動(dòng)靈活、效率高；2）由專(zhuān)業(yè)廠家批量生產(chǎn)，類(lèi)型尺寸齊全，標(biāo)準(zhǔn)化程度高；3）抗沖擊能力較差，徑向尺寸比較大，高速重載時(shí)壽命較低且噪聲較大。,3．滾動(dòng)軸承的材料,概 述,2．滾動(dòng)軸承的組成,核心元件—滾動(dòng)體的類(lèi)型,§21.1滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇,1．滾動(dòng)軸承的分類(lèi),滾動(dòng)軸承的主要類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),按滾動(dòng)體的列數(shù),

3、滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇,單列軸承雙列軸承,,接觸角——滾動(dòng)體與套圈接觸處的法線(xiàn)與軸承徑向平面間的夾角稱(chēng)為軸承的接觸角。公稱(chēng)接觸角用?表示。按公稱(chēng)接觸角?的不同，軸承的分類(lèi)為:,向心軸承：0°≤α≤45°，主要承受徑向載荷；,徑向接觸軸承——α＝0 °的向心軸承；,向心角接觸軸承—— 0°<α≤45°的向心軸承；,,滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇,推力軸承： 45°<α ≤90

4、° ，主要承受軸向載荷；,軸向接觸軸承——α＝90°的推力軸承,推力角接觸軸承—— 45°<α< 90°的推力軸承,,滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇,推力球軸承（5）,2.常用滾動(dòng)軸承類(lèi)型,向心軸承：主要承受徑向載荷FR,深溝球軸承（6）圓柱滾子軸承（N）調(diào)心球軸承（1）,推力軸承：只能承受軸向載荷FA,向心推力軸承： FR + FA 角接觸球軸承（7） 圓錐滾子

5、軸承（3）,滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇,1、根據(jù)載荷的大小及性質(zhì),2、根據(jù)載荷的方向,3、根據(jù)轉(zhuǎn)速的高低,二、滾動(dòng)軸承類(lèi)型的選擇：,4、根據(jù)回轉(zhuǎn)精度,5、根據(jù)調(diào)心性能,滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和選擇,6、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性能,10,§21.3 滾動(dòng)軸承的代號(hào),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、尺寸、結(jié)構(gòu)和公差等級(jí)等特征，用代號(hào)表示。,11,1. 基本代號(hào),類(lèi)型代號(hào) 表示軸承的基本類(lèi)型，用數(shù)字或字母表示。尺寸系列代號(hào) 表示內(nèi)徑相同的軸承可具有不同

6、的外徑，而同樣外徑時(shí)又可有不同的寬度（對(duì)推力軸承指高度）。由兩位數(shù)字表示。內(nèi)徑代號(hào)表示軸承的內(nèi)徑尺寸，用兩位數(shù)字表示，,滾動(dòng)軸承的代號(hào),12,軸承的內(nèi)徑代號(hào),滾動(dòng)軸承的代號(hào),13,1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào) 表示同一類(lèi)型軸承不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用字母表示且緊跟在基本代號(hào)之后如C、AC和B分別代表公稱(chēng)接觸角為15?、25?和40?的角接觸球軸承；2）公差等級(jí)代號(hào) :/P0、 /P6 等3）游隙代號(hào):/C1、/C2、/C3、/C4、/C5等

7、 4）配置代號(hào):/DB、/DF /DT,滾動(dòng)軸承的代號(hào),2. 后置代號(hào),14,DB,滾動(dòng)軸承的代號(hào),DF,DT,15,,表示軸承的分部件，以字母表示，如K代表滾子軸承的滾子和保持架組件，L代表可分離軸承的可分離套圈等。,滾動(dòng)軸承的代號(hào),3.前置代號(hào),例21-1 說(shuō)明軸承代號(hào)、7210AC/P5的含義。,6 0 24,16,7 2 10 AC /P5,滾動(dòng)軸承的代號(hào),17,只受徑向載荷的情況由理論分析知，受載最大的

8、滾動(dòng)體的載荷為：,§ 21.4 滾動(dòng)軸承的載荷、失效和計(jì)算準(zhǔn)則,滾動(dòng)軸承的載荷分布,18,只受軸向載荷的情況,滾動(dòng)軸承的載荷、失效和計(jì)算準(zhǔn)則,,徑向載荷、軸向載荷聯(lián)合作用的情況,,這種情況下，滾動(dòng)體的受力和軸承的載荷分布不僅與徑向載荷和軸向載荷的大小有關(guān)，還與接觸角?的變化有關(guān)。,19,滾動(dòng)軸承的失效形式及計(jì)算準(zhǔn)則,1．失效形式疲勞點(diǎn)蝕 :脈動(dòng)循環(huán)的接觸應(yīng)力,滾動(dòng)軸承的載荷、失效和計(jì)算準(zhǔn)則,塑性變形: 過(guò)大的靜載荷或沖擊載

9、荷,磨損 :磨粒磨損,粘著磨損、膠合。,2．計(jì)算準(zhǔn)則,正常工作條件下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)軸承，主要發(fā)生點(diǎn)蝕，故應(yīng)進(jìn)行接觸疲勞壽命計(jì)算；當(dāng)載荷變化較大或有較大沖 擊載荷時(shí)，還應(yīng)增加靜強(qiáng)度校核；,20,轉(zhuǎn)速很低（n<10r/min）或擺動(dòng)的軸承，只需作靜強(qiáng)度計(jì)算；,滾動(dòng)軸承的載荷、失效和計(jì)算準(zhǔn)則,高速軸承，為防止發(fā)生粘著磨損，除進(jìn)行接觸疲勞壽命計(jì)算外，還應(yīng)校驗(yàn)極限轉(zhuǎn)速。,2．計(jì)算準(zhǔn)則,21,§ 21.5 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,

10、基本額定壽命、基本額定動(dòng)載荷和當(dāng)量動(dòng)載荷,基本額定壽命 一批相同的軸承在相同的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中90%以上的軸承在疲勞點(diǎn)蝕前能達(dá)到的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下工作的小時(shí)數(shù)，稱(chēng)為軸承的基本額定壽命，以L10（106轉(zhuǎn)為單位）或L10h（小時(shí)為單位）表示,基本額定動(dòng)載荷 基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的最大載荷稱(chēng)為軸承的基本額定動(dòng)載荷，以C表示。顯然，軸承在基本額定動(dòng)載荷作用下，運(yùn)轉(zhuǎn)106轉(zhuǎn)而不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕的可靠度為90%。,22,基

11、本額定動(dòng)載荷的方向,向心軸承,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,推力軸承,：中心軸向載荷,當(dāng)量動(dòng)載荷,假想載荷，在這個(gè)假想載荷作用下，軸承的壽命和實(shí)際 載荷下的壽命相同，用P表示。,,23,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,FR---軸承的實(shí)際徑向載荷,FA ---軸承的實(shí)際軸向載荷,fp---沖擊載荷因數(shù)，表21-8,24,基本額定壽命計(jì)算,,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,,,引入溫度因數(shù)ft對(duì)C值進(jìn)行修正:,Ct = ftC,機(jī)械設(shè)計(jì)中常以機(jī)器的中修、大修年限作為軸承

12、的設(shè)計(jì)壽命。,25,角接觸球軸承和圓錐滾子軸承軸向載荷的計(jì)算,內(nèi)部軸向力FsFs的大小 Fs的方向 支反力作用點(diǎn),滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,為避免軸在FS作用下產(chǎn)生軸向移動(dòng)，角接觸球軸承和圓錐滾子軸承通常應(yīng)成對(duì)使用，反向安裝。,26,表21-11 角接觸軸承的內(nèi)部軸向力FS,,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,27,軸向載荷FA的計(jì)算,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,兩軸承的軸向載荷FA1、FA2的計(jì)算方法為：,取兩者中大值,取兩者中大值,28,例:下圖

13、為二級(jí)齒輪減速器中間軸的受力簡(jiǎn)圖。已知內(nèi)部軸向力Fs1＝400N，F(xiàn)s2＝650N，外部軸向力Fx1＝300N，F(xiàn)x2＝800N，試分析兩個(gè)圓錐滾子軸承的軸向載荷。,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,則FA1＝max{400,150}=400N 同理可得: FA2＝900N,解:,29,同一支點(diǎn)成對(duì)安裝同型號(hào)向心角接觸軸承的計(jì)算特點(diǎn),兩個(gè)同型號(hào)的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，作為一個(gè)支承整體對(duì)稱(chēng)安裝在同一支點(diǎn)上時(shí)，可以承受較大的徑向、軸向聯(lián)合

14、載荷。,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,30,壽命計(jì)算可按雙列軸承進(jìn)行，即計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷時(shí)按雙列軸承選取系數(shù)X、Y的值其基本額定動(dòng)載荷C?和額定靜載荷C0?按下式計(jì)算：,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,Cr、C0分別為單個(gè)軸承的基本額定動(dòng)載荷和額定靜載荷。,C0?=2C0,31,不同可靠度的軸承壽命計(jì)算,在軸承材料、運(yùn)轉(zhuǎn)條件不變的情況下，不同可靠度的壽命計(jì)算公式為：,滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算,LRh＝a1 L10h,L10h---基本額定壽命,a1 ---壽命修正

15、因數(shù),LRh---修正的額定壽命,可靠度R為100%的軸承壽命（即最小壽命） FR min≈0.05 L10h。,32,§ 21.6 滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算,額定靜載荷 滾動(dòng)軸承受載后，使受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值（調(diào)心球軸承為4600MPa，其它球軸承為4200MPa，滾子軸承為4000MPa），這個(gè)載荷稱(chēng)為額定靜載荷，用C0表示。 對(duì)于徑向接觸和軸向接觸軸承，C0分別是

16、徑向載荷和中心軸向載荷，對(duì)于向心角接觸軸承，C0是載荷的徑向分量。,33,當(dāng)量靜載荷P0當(dāng)軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷時(shí)，應(yīng)將實(shí)際載荷轉(zhuǎn)化成假想的當(dāng)量靜載荷，在該載荷作用下，滾動(dòng)體與滾道上的接觸應(yīng)力與實(shí)際載荷作用相同。 P0＝X0 FR＋Y0 FA X0為徑向載荷系數(shù),Y0為軸向載荷系數(shù),滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算,靜強(qiáng)度條件,≥S0,S0為靜強(qiáng)度安全因數(shù),34,§ 21.7 滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速,極限轉(zhuǎn)速

17、nlim 是滾動(dòng)軸承允許的最高轉(zhuǎn)速，它與軸承類(lèi)型、尺寸等多種因素有關(guān)，有其適用條件。實(shí)際工作條件與極限轉(zhuǎn)速的適用條件不一致時(shí)，應(yīng)對(duì)極限轉(zhuǎn)速進(jìn)行修正。實(shí)際工作條件下軸承允許的最高轉(zhuǎn)速nmax為 nmax＝f1 f2 nlim f1為載荷因數(shù)；f2為載荷分布因數(shù),,如果軸承的最高轉(zhuǎn)速nmax不能滿(mǎn)足使用要求，可采取一些措施，提高極限轉(zhuǎn)速，,35,§ 21.8 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封,

18、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑,潤(rùn)滑的目的,潤(rùn)滑方式脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑 潤(rùn)滑方式的選擇 Dmn值作為選擇潤(rùn)滑方式的依據(jù),36,滾動(dòng)軸承的密封,密封的目的 防止灰塵、水分和其它雜物侵入軸承，并可阻止?jié)櫥瑒┑牧魇А?類(lèi)型非接觸式密封 間隙式 迷宮式 接觸式密封 氈圈式 皮碗式,滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封,37,,,滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封,38,,滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封,39,例21-3 某單級(jí)齒輪減速器輸入軸由一對(duì)深溝球軸承支承。已知齒輪上各力

19、為：切向力Ft＝3000N，徑向力Fr＝1200N，軸向力Fx＝650N，方向如圖21-19所示。齒輪分度圓直徑d＝40mm。設(shè)齒輪中點(diǎn)至兩支點(diǎn)距離l＝50mm，軸與電機(jī)直接相連，n＝960r/min，載荷平穩(wěn)，常溫工作，軸頸直徑為30mm。要求軸承壽命不低于9000h，試選擇軸承型號(hào)。,例21-3,40,求兩軸承所受徑向載荷 （1）軸垂直面支點(diǎn)反力FRV,FRV1 = 470N FRV2 = 730N,（2）軸水平面

20、支點(diǎn)反力FRH,解題過(guò)程:,例21-3,41,（3）兩軸承所受徑向載荷FR FR即合成后的支反力，,,2. 初選軸承型號(hào)，計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷,（1）初選軸承型號(hào) 由題意試選6206型深溝球軸承。由標(biāo)準(zhǔn)查得性能參數(shù)為：,C = 19.5kN, C0 = 11.5kN, n lin = 9600r/min（脂潤(rùn)滑）。,（2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 由式（21-5），P = fP (XFR+YFA) 由表21-8，取沖擊載荷因數(shù)fP = 1.1。

21、,例21-3,42,軸承Ⅰ：所受軸向載荷FA1 = 0，故X = 1, Y = 0。由此P1 = fP FR1 = 1.1×1572N,軸承Ⅱ：所受軸向載荷FA2 = Fx = 650N,由表21-7查得e = 0.26，由表21-7知，X = 0.56, Y = 1.71。由此P2 = 1.1×(0.56×1668+1.71×650)N,例21-3,43,3. 壽命計(jì)算因P2>P